Фильтры HEPA: в основу улавливания частиц положены физические законы

Разработан для армии, но неотъемлем в промышленности

Воздушные фильтры различаются размером частиц, которые они способны удалять из воздуха. Фильтры грубой очистки удаляют частицы крупнее 10 мкм (н-р, волосы и песок), а фильтры тонкой очистки улавливают частицы размером от 1 до 10 мкм (н-р, пыльцу, споры, цементную пыль). Совсем мелкие частицы могут удалять фильтры взвешенных частиц, к которым, помимо фильтров EPA и ULPA, относятся также фильтры HEPA. Они способны улавливать из воздуха частицы менее 1 мкм в диаметре (н-р, аэрозоли, бактерии, коронавирусы).

Фильтры HEPA (High Efficiency Particulate Air Filter или высокоэффективные фильтры очистки воздуха) были разработаны в 1940-е годы в рамках исследований ядерного оружия. Новая технология должна была удалять даже самые мелкие радиоактивные частицы из воздуха. Сегодня фильтры HEPA используются в операционных залах, чистых комнатах, лабораториях и системах кондиционирования воздуха в самолётах. Кроме этого, в них нуждаются производители полупроводников, ядерной техники и многие другие отрасли промышленности, в которых необходимо свести к нулю загрязнения в воздухе производственных помещений и исследовательских лабораторий.

Частицы удерживаются волокнами фильтра благодаря адгезии

Фильтры HEPA состоят из многослойного переплетения очень тонкого стекловолокна или, например, целлюлозного волокна. Диаметр одного волокна в фильтре составляет лишь от 1 до 10 мкм. В отличии от предварительных фильтров грубой очистки у фильтров HEPA нет принципа решета. Волоконная структура фильтра HEPA и без того отличается чрезмерной неоднородностью: отдельные волокна находятся на различном удалении друг от друга. Для улавливания частиц, такие фильтры используют физический закон движения частиц разного размера.

• Эффект инерции: из-за инерции массы более крупные частицы не следуют слабым изменениям в направлении воздушного потока, обтекающего волокна. Вместо этого, они сталкиваются с волокнами и удерживаются в них из-за адгезии.
• Эффект зацепления: частицы среднего размера следуют с воздушным потоком, обтекающим волокна, но в какой-то момент неизбежно контактируют с волокном и залипают в нем.
• Эффект диффузии: частицы размером менее 1 мкм двигаются через волокна фильтра не равномерно, а хаотично. Причиной тому является диффузия, т. е. постоянное столкновение с молекулами газа. Внутри фильтра частицы преодолевают большие расстояния, пока в конечном итоге не приклеиваются к волокну фильтра.

Благодаря таким физическим принципам фильтры HEPA способны также удалять частицы, диаметр которых существенно меньше расстояния между отдельными волокнами ткани фильтра. Холстики фильтра, как правило, сложены гармошкой, чтобы увеличить полезную площадь фильтра, не изменяя размер рамки фильтра. Такая гофрировка особенна эффективна при удалении самых мелких частиц, подверженных эффекту диффузии.

Лишь 5 из 100 000 частиц способны проскочить через H14-фильтр

Фильтры взвешенных частиц (EPA, HEPA и ULPA) классифицируются согласно EN 1822. Чем выше класс фильтра, тем больше частиц диаметром от 0,1 до 0,3 мкм, которые особенно сложно улавливать, застревают в волокнах фильтра. У фильтра HEPA класса H14 степень фильтрации составляет 99,995%. Из 100 000 частиц через фильтр проскакивают только 5.

Кроме одноразовых фильтров, предлагаются также фильтры, которые можно очистить и применить повторно. Однако очистка таких фильтров, зачастую, представляет собой трудоёмкий процесс, кроме того из ткани фильтра невозможно удалить все частички загрязнения. Такие фильтры HEPA многоразового использования рассчитаны только на ограниченное число циклов очистки. В силу того, что многоразовые фильтры, как правило, дороже одноразовых аналогов, по существу Вы не сможете на них сэкономить.

Ориентация на класс фильтра упрощает принятие решения при покупке

Производители оборудования инструментализировали фильтры HEPA для маркетинговых целей и часто пытаются давать оценку своим приборам в ключе «HEPA». Палитра приборов в категории HEPA варьирует от очистителей воздуха до таких бытовых приборов как пылесосы. При этому следует учесть, что фильтры «на базе HEPA» или «по аналогии с HEPA» не всегда обеспечивают результат, который от них ожидает конечный потребитель. Если Вам нужен сертифицированный фильтр с высокой степенью очистки, то Вам следует обратить внимание на классы фильтров HEPA: H13 и H14. Для фильтрации вирусов необходим фильтр класса H14.

По причине мелкоячеистой, плотной структуры фильтры HEPA генерируют высокий перепад давления. Не в каждом приборе установлен мощный вентилятор, который способен обеспечить достаточный проток воздуха. Кроме того, фильтрам HEPA всегда должен предшествовать фильтр предварительной очистки. В нем улавливаются крупные частицы, которые способны быстро засорить конечный фильтр.